Doğadan İlham Alınarak Geliştirilen Bir Denizaltı Formunun Direnç Özelliklerinin Sayısal İncelemesi

Yıl 2020, Sayı: 218, 65 - 78, 28.12.2020

Onur Usta

Öz

Doğa milyonlarca yıldır insanlara yuva olmanın yanı sıra, sunduğu sınırsız potansiyel ve kaynaklarla
insanlar için geliştirilen çeşitli teknolojilerin en temel kaynağı olmaktadır. Bu çalışmada, doğadan ilham
alınarak geliştirilen bir denizaltı formunun farklı hızlara karşılık direnç özellikleri Hesaplamalı
Akışkanlar Dinamği (HAD) analizleri ile incelenmiştir. Bu kapsamda, öncelikle DARPA Suboff
denizaltısının farklı hız değerlerinde HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizlerde, denizaltı
etrafındaki türbülanslı akış Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes (RANS) modeli SST Menter k-Ɛ türbülans
modeli ile modellenmiştir. Uygulanan HAD yaklaşımlarının geçerlemesi, elde edilen sayısal sonuçlar ile
literatürden alınan deneysel sonuçların karşılaştırılması ile sağlanmıştır ve hesaplama bölgesindeki ağ
yoğunluğuna dayalı bir belirsizlik analizi ile doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, köpekbalığı
formunun geometrisiden ilham alınarak, DARPA Suboff denizaltısı ile aynı boyda ve aynı ortalama
genişlikte bir denizaltı formu oluşturulmuştur. DARPA denizaltısı analizleri ile aynı HAD yaklaşımları
kullanılarak ve aynı hidrodinamik koşullar oluşturularak doğadan esinlenerek oluşturulan denizaltının
HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. Aynı boy ve ortalama genişlikteki iki denizaltı formunun çeşitli
hızlardaki toplam direnç değerleri kıyaslandığında, köpekbalığından esinlenerek geliştirilen formun
direncinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın doğadan, özellikle de denizde yaşayan
canlıların formlarından esinlenerek geliştirilecek yeni denizaltı çalışmaları için bir örnek olabileceği
düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

HAD, RANS, DARPA Suboff Denizaltısı, doğadan ilham alan denizaltı tasarımı.

Kaynakça

• its Geometric Variants, The Journal of Ocean Technology, Vol. 11, No. 2, pp. 77-86.
• Celik, I.B., Ghia, U., Roache, P.J. (2008). Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications. J. Fluids Eng., ASME, Vol. 130. https://doi.org/10.1115/1.2960953.
• Chase, N. (2012). Simulations of the DARPA- SUBOFF submarine including selfpropulsion with the E1619 propeller. University of Iowa City, Iowa.
• Doğrul, A. (2019). Hydrodynamic Investigation of a Submarine Moving Under Free Surface, Journal of ETA Maritime Science, Vol. 7(3), pp. 212-226. https://dx.doi.org/10.5505/jems.2019.42204
• Feld, K., Kolborg, A. N., Kolborg, Nyborg, C. M., Salewski, M., Steffensen, J. F., Berg-Sørensen, K. (2019).
• Dermal Denticles of Three Slowly Swimming Shark Species: Microscopy and Flow Visualization, Biomimetics (Basel), Vol. 4(2), No. 38. https://doi.org/10.3390/biomimetics4020038